故障限流型的超导充电电缆制造技术

本发明专利技术公开一种故障限流型的超导充电电缆，主要解决现有超导电缆无法用于负载双向直流大功率充电，且结构复杂的问题。其包括：电缆骨架与液氮通路(1)，复合导体层(2)，绝热外壳(3)。电缆骨架支撑复合导体层和绝热外壳；复合导体层由内、外超导带材层和内、外故障限流稳定层分别复合构成，包裹在电缆骨架上；通过使用中间层绝缘衬套将内复合导体层与外复合导体层分隔开，实现超导电缆的双向直流充电功能；通过在超导带材层上铠装故障限流稳定层，实现超导电缆对故障电流的限流功能；绝热外壳包裹在外液氮波纹管上，以大幅减少电缆本体向外界的漏热。本发明专利技术结构紧凑，无需使用故障限流器，可用于连接电极终端对电动汽车进行大功率直流快速充电。率直流快速充电。率直流快速充电。

【技术实现步骤摘要】
故障限流型的超导充电电缆


[0001]本专利技术属于电缆
，具体涉及一种超导充电电缆，可用于连接电极终端对电动汽车进行大功率直流快速充电。

技术介绍

[0002]高温超导电缆是利用超导体在工作状态下独有的无阻载流特性，实现低电压、大功率、低损耗的电能输送，而随着超导体转变温度的逐渐升高及高温超导带材制造工艺的成熟，利用高载流密度的高温超导电缆进行输电的研究已经逐渐从试验测试阶段发展到了开发应用阶段。在化石能源日益短缺、环境污染问题日益严重的大背景下，电动汽车产业得到了迅速发展。然而，传统的直流充电方式确存在充电速度缓慢、充电功率小、能量利用率低的不足。此外，为了实现对输电电路的过载保护，传统的高温超导输电电缆体积较大、结构复杂，且需要与故障限流器配合工作。
[0003]针对传统电动汽车充电桩充电功率小、充电速度慢的问题，可结合日益成熟的超导电缆技术，将传统超导输电电缆结构小型化，并使用高温超导电缆对电动汽车进行超导直流快充，从而大大提升充电速率和能源利用率。
[0004]专利号为CN200710063118.2的专利文献公开了“一种绝缘绝热一体的超导电缆”，该电缆包括支撑内管，电缆导体和电缆外壳。电缆外壳和内管间带有夹层，内管内为低温冷却剂通道及装载的超导导体，所述的电缆外壳和内管上均设有波纹管伸缩段；电缆外壳和内管间的夹层为绝缘绝热层，且置有至少一组夹层绝缘子；该电缆外壳和内管间构成的绝缘绝热层为抽真空夹层或填充轻质泡沫、粉状绝缘绝热材料层。
[0005]美国专利US20080119362，公开了一种“超导电缆”，该电缆包括管状支撑结构，多层超导导体和电缆外壳。管状支撑结构位于超导电缆中心，选用不锈钢支撑管；多层超导导体层选用临界转变温度不同的超导材料构成，内层导体的临界转变温度与外层导体的临界转变温度不同；内层导体与外层导体之间的空腔通道用于通流低温冷却液，在不同导体层之间布置有电绝缘层。
[0006]上述电缆均存在以下不足：
[0007]一是由于支撑骨架均为刚性结构，因而在敷设完毕后无法弯折。
[0008]二是其导体层仅能够实现电流的单向通流，无法实现电流的同轴双向通流，仅能用作大功率单向输电载流线缆，不便用于对负载的大功率直流快速充电。
[0009]三是由于超导电缆缺乏对线路的过载保护功能，故在使用时需要配合故障限流器共同工作，结构复杂，经济性差。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种故障限流型的超导充电电缆，以显著提升电动汽车直流充电的功率及充电速率，简化电缆结构，减小占地面积，实现超导电力组件的小型化。
[0011]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0012]一种故障限流型的超导充电电缆，包括：电缆骨架与液氮通路1，复合导体层2，绝热外壳3，其特征在于：
[0013]所述电缆骨架与液氮通道1，采用内、外两层柔性金属波纹管12,14作为电缆骨架，实现对电缆导体层的支撑，并能在设定限度内弯折；该内层液氮波纹管12内部设有内层液氮通道11，该外层液氮波纹管14与复合导体层2之间设有外层液氮通道13，通过这两个通道11,13给导体层通入降温的低温工质；
[0014]所述复合导体层2，由内、外超导带材层23,25和内、外故障限流稳定层22,26分别复合构成，该内超导带材层23的内侧设有内故障限流稳定层22，该外超导带材层25的外侧设有外故障限流稳定层26，通过这两个故障限流稳定层22,26实现电缆自身对过载电流的限流作用；
[0015]所述绝热外壳3，采用复合绝热层31与最外层金属套管32构成，该复合绝热层31位于外层液氮波纹管14的外侧，以减少电缆本体向外界的漏热；该最外层金属套管32位于复合绝热层31的外侧。
[0016]进一步，所述内故障限流稳定层22与内超导带材层23固定为一体；所述外故障限流稳定层26与外超导带材层25固定为一体；所述内、外故障限流稳定层22,26均采用高电阻率的导电材料，以提高电缆本体发生故障电流冲击失超时的失超电阻。
[0017]进一步，所述内层液氮波纹管12与所述内故障限流稳定层22之间设置有内层绝缘衬套21；所述内超导带材层23与所述外超导带材层25之间设置有中间层绝缘衬套24，用于将内外超导带材层分开，实现超导电缆的双向大功率直流充电功能；所述外故障限流稳定层26与外层液氮通道13之间设置有外层绝缘衬套27；该内层、中间层、外层绝缘衬套21,24,27均采用多层绝缘材料包裹构成，以在千伏电压级别下提供良好的绝缘性能。
[0018]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
[0019]1.本专利技术由于使用柔性波纹管作为电缆骨架，使用复合绝热层或柔性真空夹层作为电缆绝热层，使得电缆本体能够弯折，结构简单紧凑，可实现超导电力设备的小型化、柔性化、模块化。
[0020]2.本专利技术由于使用多层绝缘衬套将内超导带材层与外超导带材层分隔开，使内、外超导带材能能够分别独立通电，可实现电缆的双向大功率直流快速充电功能，对用于电动汽车的大功率直流充电，能显著提升充电功率，加快充电速率。
[0021]3.本专利技术由于在内、外超导带材层上分别设置内、外故障限流稳定层形成复合导体层，显著提升了复合导体层的失超电阻，可在发生过载电流冲击时对充电系统线路起到限流保护作用，实现保持超导电缆结构紧凑的同时提升了安全裕度，且无需使用额外的故障限流器部件。
[0022]4.本专利技术由于设置了两种不同形式的复合绝热层，能够大幅减少电缆本体向外界的漏热，提升电缆的充电功率，增强电缆运行时的稳定性；且由于这两种复合绝热层形式可根据实际工况灵活选择，自由切换，拓宽了超导电力设备的应用场景。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的整体结构图；
[0024]图2是图1的径向截面图；
[0025]图3是图1的轴向截面图。
具体实施方式
[0026]以下结合附图对本专利技术的实施例做进一步详细描述。
[0027]实施例1：
[0028]参照图1、图2、图3，本实施例设计的超导充电电缆，包括：电缆骨架与液氮通路1，复合导体层2，绝热外壳3；复合导体层2逐层包绕在电缆骨架1的内层上；绝热外壳3包绕在电缆骨架1的外层上。
[0029]所述电缆骨架与液氮通路1，用于支撑电缆导体层与绝热层，并作为液氮通入的通道，以给复合导体层降温，其包括内层液氮通道11、内层液氮波纹管12、外层液氮通道13和外层液氮波纹管14；该内层液氮波纹管12与外部液氮供给管路连接，液氮从位于内层液氮波纹管12内部的内层液氮通道11流入；该外层液氮波纹管14与外部液氮排出管路连接，液氮从位于外层液氮波纹管14与复合导体层2之间的外层液氮通道13流出，形成低温工质在电缆本体内部的闭式循环。
[0030]本实施例中，采用但不限于规格为Ф25
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5mm的304不锈钢法兰波纹管作为内层液氮波纹管12，采用但不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种故障限流型的超导充电电缆，包括：电缆骨架与液氮通路(1)，复合导体层(2)，绝热外壳(3)，其特征在于：所述电缆骨架与液氮通道(1)，采用内、外两层柔性金属波纹管(12,14)作为电缆骨架，实现对电缆导体层的支撑，并能在设定限度内弯折；该内层液氮波纹管(12)内部设有内层液氮通道(11)，该外层液氮波纹管(14)与复合导体层(2)之间设有外层液氮通道(13)，通过这两个通道(11,13)给导体层通入降温的低温工质；所述复合导体层(2)，由内、外超导带材层(23,25)和内、外故障限流稳定层(22,26)复合构成，该内超导带材层(23)的内侧设有内故障限流稳定层(22)，该外超导带材层(25)的外侧设有外故障限流稳定层(26)，通过这两个故障限流稳定层(22,26)实现电缆自身对过载电流的限流作用；所述绝热外壳(3)，采用复合绝热层(31)与最外层金属套管(32)构成，该复合绝热层(31)位于外层液氮波纹管(14)的外侧，以减少电缆本体向外界的漏热；该最外层金属套管(32)位于复合绝热层(31)的外侧。2.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述两个通道(11,13)给导体层通入降温的低温工质，是从内层液氮通道(11)流入，从外层液氮通道(13)流出，构成完整的闭式液氮循环。3.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述内超导带材层(23)和外超导带材层(25)均由数根高温超导带材以相同的螺旋角绕制构成，且内超导带材层(23)与外超导带材层(25)之间相互绝缘，电流方向相反；电缆工作时内超导带...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，朱玉嘉，李晓航，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：